طیف توان داپلر، پخش داپلر، و زمان همدوسی [۱۵]
در سیستم های MIMO-OFDM با استفاده ازهمزمان سازی^[۱۰۹] و پیشوند چرخشی مناسب و همچنین با نشت انرژی^[۱۱۰] قابل قبول (نشت انرژی به دلیل اینکه تاخیر زمانی مسیرهای مختلف کانال لزوما مضرب صحیحی از زمان نمونه برداری نیستند)، پاسخ فرکانسی کانال بین آنتن فرستنده ی ام و آنتن گیرنده ی ام در زیر حامل ام و سمبل ارسالی ام، ، به صورت زیر بیان می شود:

که در آن ، ، و طول کانال گسسته زمان می باشد.

فصل چهارم
تخمین کانال در سیستم های MIMO-OFDM با بهره گرفتن از سیگنال های آموزشی
مقدمه
با توجه به تاثیر کانال مخابراتی در سیگنال دریافتی، گیرنده جهت آشکار سازی داده های ارسالی به اطلاعات حالت کانال و جبران اثر آن نیازمند می باشد. بدست آوردن اطلاعات حالت کانال درگیرنده با بهره گرفتن از الگوریتم های تئوری تخمین^[۱۱۱] انجام می گیرد. در سیستم های MIMO-OFDM علاوه بر آشکارسازی داده، جهت ترکیب دایورسیتی^[۱۱۲] یا حذف تداخل فضایی^[۱۱۳] به اطلاعات حالت کانال در گیرنده نیازمندیم. همچنین در فرستنده برای MIMO حلقه بسته^[۱۱۴] و طراحی کدهای فضا-زمان^[۱۱۵] اطلاعات حالت کانال مورد نیاز است. دقت تخمین کانال به صورت مستقیم بر روی عملکرد کلی سیستم MIMO-OFDM تأثیر می گذارد [۱] [۴] [۱۰].

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

تعداد بالای کانال های موجود در سیستم و همچنین تداخل بین آنتنی ناشی از ارسال هم زمان سیگنال از چند آنتن فرستنده، تخمین کانال را در سیستم های MIMO-OFDM به یک چالش عمده تبدیل کرده است. به طور کلی تخمین کانال در سیستم های مخابراتی به دو روش انجام می شود^[۱۱۶] : یکی بر اساس سمبل های آموزشی^[۱۱۷] و دیگری به صورت کور^[۱۱۸]. درتخمین کانال با بهره گرفتن از سمبل های آموزشی^[۱۱۹]، سمبل هایی معلوم (نزد گیرنده) جهت تخمین کانال توسط فرستنده ارسال می شوند و این عمل به صورت مکرر با دوره ی زمانی مشخص جهت تعقیب وضعیت کانال^[۱۲۰] صورت می گیرد. در تخمین کانال به صورت کور، گیرنده باید بتواند بدون بهره بردن از سمبل های معلوم، کانال مخابراتی را تخمین بزند. اگرچه در تخمین کانال به روش کور استفاده ی بهتری از پهنای باند می شود و این روش تأثیری بر نرخ داده ارسالی ندارد، اما دقت تخمین و سرعت همگرایی آن نسبت به روش سمبل های آموزشی به صورت قابل ملاحظه ای کمتر است. به این دلیل، تخمین کانال با بهره گرفتن از سمبل های آموزشی بسیار قابل اطمینان^[۱۲۱] و شایع بوده و در اکثر قریب به اتفاق کاربردهای مخابراتی استفاده می شود. لذا در این پایان نامه به تحلیل و بررسی روش های تخمین کانال با بهره گرفتن از سمبل های آموزشی می پردازیم. به طور کلی در سیستم های مبتنی بر OFDM سه ساختار مختلف برای ارسال سمبل های آموزشی وجود دارد [۱۲] [۱۷]:

• • الگوی بلوکی^[۱۲۲]

• • الگوی شانه^[۱۲۳]

• • الگوی شبکه ای^[۱۲۴]

که در ادامه به معرفی هر یک می پردازیم.
الگوی بلوکی
در الگوی بلوکی تن های آموزشی^[۱۲۵] در تمامی زیر حامل های یک سمبل OFDM قرار می گیرد و این سمبل ها به صورت متناوب جهت تعقیب وضعیت کانال توسط فرستنده ارسال می شوند. با توجه به اینکه تن های آموزشی در تمامی زیر حامل ها قرار داده می شود، این الگو برای کانال های با محوشدگی گزینشگر فرکانسی مناسب است. با توجه به طیف توان داپلر کانال و تئوری نمونه برداری، جهت تخمین کانال در طول زمان باید فرکانس قرار دادن سمبل های آموزشی در بین سمبل های ارسالی در طول زمان حداقل برابر پخش داپلر کانال باشد. با در نظر گرفتن رابطه عکس گسترش داپلر و زمان همدوسی می توان گفت که دوره ی تناوب قرار دادن سمبل های آموزشی در بین سمبل های ارسالی در طول زمان ، حداکثر برابر زمان همدوسی کانال (معکوس پخش داپلر کانال) می باشد [۱۲]:

در کانال های با محوشدگی سریع، کاهش یافته و در نتیجه استفاده از الگوی بلوکی برای سمبل های آموزشی موجب افت کارایی پهنای باند^[۱۲۶] می شود. لذا این الگو برای کانال های با محوشدگی آهسته مناسب می باشد [۱۷]. ساختار الگوی بلوکی در شکل (۴-۱) نشان داده شده است.
الگوی بلوکی برای سمبل های آموزشی [۱۲]
الگوی شانه
در این الگو تن های آموزشی به صورت متناوب در تعدادی از زیر حامل های تمامی سمبل های ارسالی OFDM با فواصل یکنواخت در حوزه ی فرکانس قرار داده می شود. در واقع سمبل های آموزشی در این نوع هم شامل تن های آموزشی هستند و هم شامل داده های ارسالی که تخمین کانال در زیرحامل های شامل تن های آموزشی انجام شده و برای بدست آوردن پاسخ فرکانسی کانال در مابقی زیرحامل ها از روش های مختلف درون یابی^[۱۲۷] استفاده می شود. با توجه به تابع خودهمبستگی پاسخ فرکانسی کانال که تبدیل فوریه پروفایل تاخیر توان کانال می باشد و همچنین نظر به تئوری نمونه برداری، جهت تخمین کانال در زیر حامل های شامل داده ی ارسالی باید فرکانس قرار دادن تن های آموزشی در بین داده های ارسالی در زیر حامل های یک سمبل OFDM حداقل برابر پخش تاخیر کانال باشد. با در نظر گرفتن رابطه عکس پخش تاخیر و پهنای باند همدوسی می توان گفت که دوره ی تناوب قرار دادن تن های آموزشی در بین داده های ارسالی در زیر حامل های یک سمبل OFDM، ، حداکثر برابر پهنای باند همدوسی کانال (معکوس پخش تاخیر کانال) می باشد [۱۲]: